浅谈火电厂大气污染物烟气脱硫脱硝技术

范薇薇

（东方电气集团东方锅炉股份有限公司，成都 611731）

1 引言

我国以煤炭为主的能源结构，决定了火力发电的主体地位。火电厂在生产的过程中，会燃烧大量的煤炭，产生富含SO2、NOX等污染物的烟气。相关统计显示，我国火电厂每天的SO2、NOX排放量占到全国总排放量的一半以上，是造成酸雨和雾霾的主要原因之一，直接威胁到我国人民健康和耕地安全。因此，对火电厂排放污染物进行脱硫脱硝处理，是目前环境保护的重要手段。烟气脱硫脱硝技术主要包括：烟气脱硫、烟气脱硝、联合脱硫脱硝和同时脱硫脱硝四大技术。联合脱硫脱硝和同时脱硫脱硝又称为脱硫脱硝一体化技术，是国内外学者针对目前现有的脱硫和脱硝技术中存在的不足，而提出的优化技术。一体化技术是将脱硫脱硝技术融合为一套工艺中，具有设备、投资成本低，废物排放量小，同时实现脱硫脱硝的优势，是目前国内外烟气净化技术的研究重点。笔者针对这四种技术的工艺原理和具体应用展开论述，具体如下。

2 烟气脱硫技术

烟气脱硫技术是治理火电厂烟气中SO2的重要手段，常见的烟气脱硫技术主要有干法脱硫、半干法脱硫和湿法脱硫[1]三大技术。

2.1 干法脱硫技术

干法脱硫技术指的是利用固态的催化剂或吸收剂来吸收或是氧化污染气体中的SO2。我国火电厂常用的干法脱硫技术有氧化物法和活性炭法两种，这种技术对于含硫量较低的烟气具有较高的脱硫率，但脱硫后产生的产品不能回收。

2.2 湿法脱硫技术

与干法脱硫技术相比，湿法脱硫技术的脱硫率较高，可达到90%以上，该技术的成本较低，脱硫后的产品可以循环利用，是当前我国火电厂常用的一种脱硫手段。常用的湿法脱硫工艺有石灰石—石膏烟气脱硫技术、海水脱硫工技术。

2.2.1 石灰石—石膏法烟气脱硫技术

石灰石—石膏法烟气脱硫技术指的是利用石灰石来吸收排放气体中的SO2。石灰石—石膏法烟气脱硫技术具有成本低、脱硫效率高的优势，其经过多年实践中得到了优化和提高，目前已经普遍应用于我国的火电厂，而且该技术的副产物石膏还可以回收再利用，具有附加的经济效益。

2.2.2 海水法烟气脱硫技术

海水法烟气脱硫技术指的是利用酸碱中和的原理，使SO2这一酸性气体，与海水这一碱性液体产生化学反应，从而吸收烟气中的SO2。该技术操作简单、原料丰富且成本低廉，是我国大力支持和研发的重要脱硫技术。

2.3 半干脱硫技术

半干脱硫技术是在干法脱硫和湿法脱硫之间的技术，主要有喷雾半干法、炉内喷钙炉后活化法、灰外循环增势半干法和烟道流化床脱硫法等技术。与干法脱硫相比，脱硫效率高，但反应产物的循环率低，不能进行连续运行。以下笔者以烟气循环硫化床脱硫技术为例，讲述其工艺原理。

烟气循环硫化床脱硫技术作为一种典型的半干法脱硫技术，具有较高的脱硫率。该技术的工艺原理为火电厂的烟气与消石灰、循环灰以及工艺水进行反应，从而去除SO2、SO3等硫化物。这种技术的优势是空间占用小、脱硫工艺容易实现。

3 烟气脱硝技术

烟气脱硝技术是通过还原剂把NOx还原为N2的一种技术。常用的脱硝技术包括：SCR脱硝技术（选择性催化还原法）、SNCR脱硝技术（选择性非催化还原法）以及SNCR-SCR技术（联合脱硝法）。

3.1 SCR脱硝技术

SCR脱硝技术的脱硝率高达90%，是当前应用最广的最为成熟的烟气脱硝技术。其工艺原理为利用SCR这种选择性催化剂使NH3或尿素等还原剂与NOx发生化学反应，进而产生N2和H2O。该技术操作简单但具有催化剂价格高、还原剂的消耗快、氨具有腐蚀性、氨容易泄露等问题。

3.2 SNCR脱硝技术

SNCR脱硝技术是指没有催化剂的作用，依靠锅炉的高温，使含有NHx的还原剂反应生成为NH3，NH3与NOX进一步反应，还原为N2和H2O。这种技术具有成本低、工艺简单的优点。但其脱硝率明显低于SCR技术，仅有30%左右的脱销率，可用于老锅炉的改造或是对脱硝率要求不高的机组。

3.3 SNCR-SCR技术

联合脱硝技术是SCR技术和SNCR技术的联合使用，其原理为利用高温使还原剂与烟气中的部分NOX发生还原反应，接着将未反应的还原剂和NOX投入SCR反应器中以进行催化反应。联合脱硝技术可以发挥SCR技术和SNCR技术这两种技术的优势，既可以保障脱硝率，又能节省催化剂等材料成本，是目前我国火电厂优化烟气脱硫脱硝技术的主要发展方向。

4 联合脱硫脱硝技术

4.1 SNRB联合脱硫脱硝技术

SNRB联合脱硫脱硝技术主要是利用高温布袋除尘器来去除排放气体中的SO2和NOX。其优势是对管道的腐蚀性较小，脱硫率、脱硝率较高，具有除尘的功能，但是运行成本较高，因此还未得到广泛应用。

4.2 SNOX联合脱硫脱硝技术

SNOX联合脱硫脱硝技术的工艺原理为利用SCR催化剂，将SO2氧化为SO3，接着与水反应生成硫酸，从而去除SO2；NOX与NH3发生还原反应生成N2和H2O。目前，SNOX联合脱硫脱硝设备已投入商业使用，其适用对象广泛，几乎适用于任何类型的锅炉。SNOX技术的脱硫率及脱硝率都非常高，均达到90%以上，且该技术的材料成本较低、无二次污染。然而，浓硫酸的储运问题是制约该技术安全性和可广泛应用的关键问题。

4.3 活性炭、活性焦技术

活性炭、活性焦技术的工艺流程为将烟气送入吸附塔，使SO2与O2反应生成SO3，然后与H2O反应生成H2SO4并存于活性焦中，最后NOx与喷入的氨气发生还原反应，生成N2和H2O，从而达到去除SO2和NOx的目的。该技术的成本低、活性炭能够回收再利用，但是生成的硫酸极易腐蚀管道，具有一定的安全隐患。

5 同时脱硫脱硝技术

5.1 电子束照射法

电子束照射法是利用高能等离子束通过照射反应，使火电厂污染物中的SO2、NOx等气体氧化为HNO3和H2SO4，接着添加 NH3，使这两种物质反应生成 NH4NO3和（NH4）2SO4[2]。该技术的脱硫率和脱硝率分别可达到90%和80%，且反应生成的物质对环境不产生二次污染，是一种极具发展前景的环保技术。

5.2 脉冲电晕脱硫脱硝技术

脉冲电晕脱硫脱硝技术（PPCP）的工作原理与电子束照射法有异曲同工之妙，都是利用活化电子将SO2和NOx氧化为无害物质，但与电子束照射法不同的是，该技术利用高压的脉冲作用产生活化电子。该技术不需要屏蔽辐射，不产生二次污染，但就目前的实验条件来说还无法大规模应用。

6 结语

为了降低火电厂日常生产中产生的污染气体排放量，实现火电厂的可持续发展，我国还需加大脱硫脱硝技术的研究力度。以烟气脱硫脱硝一体化技术作为创新方向，从材料成本、副产物无二次污染、投入生产等方面不断改善烟气脱硫脱硝技术，从而有效提高火电厂的脱硫脱硝率，控制火电厂的污染气体排放量，促进我国大气污染综合治理工作的高效开展。